Уильям Лоуренс - Люди и атомы

• Название: Люди и атомы
• Автор: Уильям Лоуренс
• Жанр: Прочая научная литература

Автор —физик, журналист и редактор по вопросам науки газеты «Нью-Йорк тайме» — Уильям Лоуренс рассказывает об открытии расщепления ядер урана, повествует о начале атомного века, описывает историю создания атомного оружия в США. Он останавливается и на перспективах мирного использования ядерной энергии.

Живо и интересно рассказывает Лоуренс о ядерно-физических исследованиях крупнейших ученых мира: итальянца Э. Ферми, датчанина Н. Бора, француженки И. Жолио-Кюри и других физиков, внесших значительный вклад в использование атомной энергии. Параллельно автор популярно излагает основные принципы экспериментальных физических исследований.

Книга интересна и полезна самому широкому кругу читателей.

---

Прогресс человечества в значительной степени определяется интеллектуальным синтезом того, что ранее представляли собой не связанные друг с другом концепции.

Синтез Фарадеем магнетизма и электричества в объединенную концепцию электромагнетизма привел к открытию им закона электромагнитной индукции — основного принципа работы динамомашины, открывшего век электричества.

Синтез Максвеллом на основе одних только математических выкладок электромагнетизма и света привел к открытию электромагнитных волн и, таким образом, к веку радио и телевидения.

Аналогичным образом формулы Эйнштейна, которые объединили пространство и время, массу и энергию, привели к наступлению атомного века и одновременно дали человеку новое представление о его Вселенной.

По мнению Джорджа Бернарда Шоу, за всю известную нам историю человечества лишь восемь человек —

* Броуновское движение впервые научно объяснил французский ученый Пьер Перрен, поставив свои знаменитые четыре опыта.— Прим, научн., ред.

Пифагор, Аристотель, Птолемей, Коперник, Галилей, Кеплер, Ньютон и Эйнштейн — смогли синтезировать всю совокупность знаний своего века в новое представление о Вселенной, более грандиозное, чем представления их предшественников.

«Даже среди этих восьми человек,— добавил Шоу,— я должен отметить некоторых особо. Я бы назвал их «Творцами Вселенной», в то время как остальные лишь подправляли Вселенную. Лишь трое из них создавали Вселенные». Хотя он не назвал этих троих, вполне ясно, что Эйнштейн был одним из них, очевидно, вместе с Пифагором и Ньютоном.

Всю свою жизнь Эйнштейн провел в уединении на вершине научного Синая, откуда время от времени спускался с новыми всеобъемлющими законами, которые объясняли тайны мироздания. В своих поисках нового понимания основных законов, управляющих Вселенной, он искал простые общие принципы, определяющие различные проявления космоса. В своих специальной и общей теориях относительности, которые произвели самую величайшую революцию в умах людей после открытия Ньютона, он объединил понятия пространства и времени, массы и энергии, тяготения и инерции — всего того, что в то время считалось самостоятельными, абсолютными категориями,— в единую всеобъемлющую концепцию.

Но, совершив то, что Рассел называет «величайшим синтетическим достижением человеческого интеллекта», Эйнштейн все еще сталкивался с фактом, который глубоко его беспокоил: Вселенная, какой она открылась ему через призму теории относительности, казалось, двигалась двумя параллельными потоками, или «полями»,— гравитационным и электромагнитным. Причем лишь первый мог быть непосредственно объяснен геометрией мира — кривизной четырехмерного единства пространства и времени. Убежденный, что оба потока имеют общее начало во все еще скрытой от него космической геометрии, Эйнштейн посвятил всю свою жизнь, начиная с 1916 г. и до смерти, поискам общей природы двух главных космических потоков.

С преданностью жреца науки в течение более половины своей жизни он искал простую систему логически связанных между собой законов, выраженных математическими формулами, которые объединили бы гравитационное поле с электромагнитным в «теорию единого поля».

Таким образом, Эйнштейн собирался свести всю материальную Вселенную к нескольким основным понятиям, которые бы объединили все многообразные и, казалось бы, не связанные друг с другом явления в единую всеобщую систему.

Но заветная цель ускользала от него, как призрак, и постепенно привела его к изоляции в научном мире. В 1929 г., после тринадцати лет огромных усилий, ему показалось, что он достиг цели, однако, тщательно все проверив, понял, что ошибся.

В 1950 г. Эйнштейн считал, что до цели осталось рукой подать и что он преодолел «все препятствия, за исключением одного». В марте 1953 г. он был убежден, что, наконец, преодолел это единственное препятствие и, таким образом, добился успеха, венчающего работу всей его жизни. Однако он с горечью замечал, что «не нашел еще практического способа сопоставить теорию с экспериментальными данными»,— критическое испытание для любой теории.

Самым неприятным было то, что в его теории поля не нашлось места для атома и его составных частиц (электронов, протонов и нейтронов), которые казались «аномалиями в поле», как ложка дегтя в огромной бочке меда. Несмотря на эти недостатки, его уверенность в том, что концепция чистого поля, свободного от «аномалий», т. е. концепция строения атома как частицы и атомного характера энергии, является единственным правильным подходом к упорядочению Вселенной и что со временем у «поля» найдется место для «непослушного ребенка» микрокосмоса — атома и громадных сил, заключенных внутри него.

За поисками Эйнштейном объединенной теории поля— на деле поисками единой системы законов, управляющих Вселенной звезд и галактик и Вселенной атомов, из которых состоят звезды и галактики,— стоял один из величайших научных споров в истории человеческой мысли, касающийся основных положений, разделяющих философов в течение многих веков: монизм против дуализма, последовательность против прерывистости, причинность против случайности, свободная воля против детерминизма.

Эйнштейн верил, что физическая Вселенная — это одно непрерывное поле, управляемое логической системой законов, в соответствии с которыми каждое индивидуальное событие неумолимо управляется неизменными законами причинности. С другой стороны, огромное большинство современных физиков отстаивают квантовую теорию и как следствие ее — прерывность Вселенной, состоящей из отдельных частиц и квантов (атомов) энергии, где вероятность заменяется причинностью и детерминизм — случайностью.

В соответствии с квантовой теорией, одним из основателей которой был сам Эйнштейн, физическая Вселенная двойственна по своей природе: все в ней обладает свойствами и частиц, и волн. Эта теория (относится только к атому, в то время как теория относительности применима и ко Вселенной в целом) является одним из краеугольных камней гейзенбергского принципа неопределенности, в соответствии с которым невозможно заранее предсказать отдельные события, так как все знание основывается на вероятности и в лучшем случае может выполнять функции статистики в природе. Более того, принцип неопределенности вел к принятию современными физиками (за исключением Эйнштейна) положения о том, что детерминизма и причинности в природе нет.

Эйнштейн находился в гордом одиночестве. Признавая, что с помощью квантовой теории были блестяще раскрыты многие тайны атома и явление радиации, которые не могла объяснить ни одна другая теория, он тем не менее настаивал, что теория прерывистости и неопределенности, двойственности частицы и волны, и Вселенной, не управляемой причиной и следствием, является «незаконченной теорией» и в конечном счете будут открыты законы последовательной единой Вселенной; зная их, можно будет предсказывать любое событие.

«Не могу поверить,— говорил он,— что бог играет в кости с космосом». «Скорее,— говорил он в другой раз,— бог хитроумен, но он не зловреден».

Как это ни парадоксально, с течением времени образ Эйнштейна — человека стал все более и более туманным, а легенды о нем все шире распространялись среди масс. Люди знали его не только как создателя теории Вселенной, смысл которой они и не надеялись понять, но и как гражданина мира, одного из выдающихся духовных руководителей века, символ человеческого духа и его возвышенных надежд.

Доктор Филипп Фрэнк, биограф Эйнштейна, писал о нем в 1947 г.:

«Мир, окружавший Эйнштейна, сильно изменился с тех пор, как он опубликовал свои первые открытия..., но его отношение к окружающему миру не изменилось. Он остался индивидуалистом, который предпочитал не вступать в общественные отношения, и в то же время продолжал быть борцом за социальное равенство и братство людей.

Многие выдающиеся ученые жили в знаменитом университетском городке (Принстоне), но ни один из них не видел в Эйнштейне очередную знаменитость города. Для жителей Принстона, как и для всего мира, он был не просто великим ученым, а скорее легендарной фигурой двадцатого века. Дела и слова Эйнштейна не просто записывались и обсуждались как факты, а каждое его слово имело символическое значение...»

«Святой», «благородный», «милый» — так характеризовал его каждый, кто знал его хотя бы немного. Он излучал юмор, теплоту и доброту. Он любил шутки и живо на них реагировал.

Жители Принстона часто видели Эйнштейна во время прогулки; знакомая фигура — и все же незнакомец, сосед— и в то же время гость из другого мира. По мере того как он старел, его потусторонность возрастала, однако человечность не ослабевала.

Эйнштейн не придавал никакого значения своему внешнему виду. Принстонцы, молодые и старые, вскоре привыкли видеть длинноволосую фигуру в свитере и неглаженых широких брюках, с вязаной шапкой на голове.